(57)【要約】  本発明は、マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１〜１．０重量部含み、その他はマグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金であって、マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限が増加し、腐食性が低減する機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金及びその製造方法を提供する。  本発明は、機械的特性が低下することなく、母材と不純物との間の微小ガルバニック腐食を抑制するだけでなく、表面に形成される被膜の不動態特性をともに向上させることができるスカンジウムを添加することで、マグネシウム合金の耐蝕性を向上することができるので、自動車、鉄道、航空機、船舶等の輸送機器、家電機器、医療機器、生活用品等の軽量化及び生体分解特性が要求される様々な分野、特にステント及びプレート等のインプラントのような身体と接触する医療装置分野に有用に活用できるマグネシウム合金を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、
その他は、マグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金であり、
前記マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限が増加し、腐食性が低減する、機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項２】
前記スカンジウムを０．０５重量部〜０．５重量部含む請求項１に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項３】
３．５ｗｔ％塩水に７２時間浸漬する場合に腐食速度が０．５ｍｍ／ｙ以下である請求項１に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項４】
降伏強度が、８０〜１２０ＭＰａであり、引張強度が、１６０〜１８０ＭＰａであり、延伸率が、６〜１３％である請求項１に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項５】
マグネシウム合金１００重量部に対して、
０．００１〜０．００７重量部の鉄；
０．００１〜０．００２重量部のケイ素；
０．００５〜０．０１５重量部のカルシウム；及び、
０．００３〜０．０１２重量部のマンガンをさらに含む請求項１に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項６】
マグネシウム合金１００重量部に対して、０．５〜７．０重量部の亜鉛をさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項７】
降伏強度が、１２０〜１９０ＭＰａであり、引張強度が、２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が、２０〜３０％である、請求項６に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項８】
マグネシウム合金１００重量部に対して、２．５〜１０重量部の錫をさらに含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項９】
降伏強度が、１３０〜２８０ＭＰａであり、引張強度が、２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が、５〜１７％である請求項８に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項１０】
マグネシウム合金１００重量部に対して、２〜１０重量部のアルミニウムをさらに含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項１１】
降伏強度が、１３０〜２００ＭＰａであり、引張強度が、２３０〜３２０ＭＰａであり、延伸率が、１０〜２５％である請求項１０に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項１２】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｎ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ及びＭｇ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｎから選択される組成をさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金。
【請求項１３】
マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、その他は、マグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金を鋳造する段階；
前記鋳造されたマグネシウム合金を均質化する段階；及び
前記均質化されたマグネシウム合金を予熱した後に押出する段階、を含み、
前記マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限が増加し、腐食性が低減するものである機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金及びその製造方法（ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ  ＡＬＬＯＹ  ＨＡＶＩＮＧ  ＥＸＣＥＬＬＥＮＴ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ  ＡＮＤ  ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ、ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）に関し、より詳細には、機械的特性が低下することなく、耐蝕性が向上されたマグネシウム合金及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量金属であるマグネシウム（Ｍｇ）またはマグネシウムを主成分に含む合金は、比強度、寸法安定性、機械加工性、振動吸収性等に優れ、近年、自動車、鉄道、航空機、船舶などの輸送機器、家電機器、医療機器、生活用品などの軽量化及び生体分解特性が要求される様々な分野に適用可能である。このため、産業の核心素材として脚光を浴びている。
【０００３】
しかし、マグネシウムは、強い化学的活性により低い耐蝕性を有する。
【０００４】
従来技術は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等の不純物が、マグネシウム合金の耐蝕性に与える悪影響を最小化するために、多くの段階の精錬過程を介して不純物の含量を低減する方法を適用している。
【０００５】
しかし、経済的な側面からは、精錬により不純物の含量を制御するには限界があり、一定水準以上に耐蝕性を向上させるには困難な問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第０３６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、機械的特性が低下することなく、耐蝕性が向上されたマグネシウム合金を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、機械的特性が低下することなく、耐蝕性が向上されたマグネシウム合金を経済的に製造できる方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的及び利点は、下記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面によりさらに明確になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、その他は、マグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金であって、上記マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限（ｓｏｌｉｄ  ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  ｌｉｍｉｔ）が増加し、腐食性が低減する、機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金が提供される。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムを０．０５重量部〜０．５重量部含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、３．５ｗｔ％塩水に７２時間浸漬する場合、腐食速度が０．５ｍｍ／ｙ以下であることができる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が８０〜１２０ＭＰａであり、引張強度が１６０〜１８０ＭＰａであり、延伸率が６〜１３％であることができる。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、０．００１〜０．００７重量部の鉄；０．００１〜０．００２重量部のケイ素；０．００５〜０．０１５重量部のカルシウム；及び、０．００３〜０．０１２重量部のマンガンをさらに含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、０．５〜７．０重量部の亜鉛をさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１２０〜１９０ＭＰａであり、引張強度が２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が２０〜３０％であることができる。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、２．５〜１０重量部の錫をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１３０〜２８０ＭＰａであり、引張強度が２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が５〜１７％であることができる。
【００１９】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、２〜１０重量部のアルミニウムをさらに含むことができる。
【００２０】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１３０〜２００ＭＰａであり、引張強度が２３０〜３２０ＭＰａであり、延伸率が１０〜２５％であることができる。
【００２１】
本発明の一実施例によれば、Ｍｇ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｎ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ、及びＭｇ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｎから選択される組成をさらに含むことができる。
【００２２】
本発明の他の側面によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、その他は、マグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金を鋳造する段階；上記鋳造されたマグネシウム合金を均質化する段階；及び、上記均質化されたマグネシウム合金を予熱した後に押出する段階を含み、上記マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限が増加し、腐食性が低減するものである、機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施例によれば、機械的特性を低下することなく、耐蝕性が向上されたマグネシウム合金及びその製造方法を提供することができる。
【００２４】
本発明によれば、機械的特性が低下することなく、母材と不純物との間の微小ガルバニック腐食を抑制するだけでなく、表面に形成される被膜の不動態特性をともに向上できるスカンジウムを添加することで、マグネシウム合金の耐蝕性を向上させることができる。
【００２５】
本発明に係る機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金は、自動車、鉄道、航空機、船舶等の輸送機器、家電機器、医療機器、生活用品等の軽量化及び生体分解特性が要求される様々な分野に有用に活用することができる。
【００２６】
本発明に係る機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金は、ステント及びプレート等のインプラントのような、身体と接触する医療装置分野に有用に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例により、純粋なマグネシウム（Ｐｕｒｅ  Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ）のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｔｅｓｔ）の結果を介して腐食速度を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例により、純粋なマグネシウムのスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム合金の外部の特徴を示す写真である。
【図３】本発明の一実施例により、純粋なマグネシウムのスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−亜鉛合金の外部の特徴を示す写真である。
【図６】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−亜鉛合金の外部の特徴を示す写真である。
【図７】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−亜鉛合金の外部の特徴を示す写真である。
【図８】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−亜鉛合金の外部の特徴を示す写真である。
【図９】本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特徴（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−錫合金の外部の特徴を示す写真である。
【図１２】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−錫合金の外部の特徴を示す写真である。
【図１３】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−錫合金の外部の特徴を示す写真である。
【図１４】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−錫合金の外部の特徴を示す写真である。
【図１５】本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【図１６】本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【図１７】本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−アルミニウム合金の外部の特徴を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−アルミニウム合金の外部の特徴を示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム−アルミニウム合金の外部の特徴を示すグラフである。
【図２０】本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【図２１】本発明の一実施例により、マグネシウム合金のスカンジウム含有の可否に対する鉄（Ｆｅ）の固溶限の含量を示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施例に係るマグネシウム合金の製造方法を説明するための順序図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００２９】
本発明を説明するに当たって、係わる公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用されるが、上記構成要素が上記用語により限定されることはない。上記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに使用される。
【００３１】
本出願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明白に表現しない限り、複数の表現を含む。
【００３２】
本願において、「含む」または「有する」等の用語は明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００３３】
以下、本発明の一実施例に係る耐蝕性に優れたマグネシウム合金及びその製造方法を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに関する重複説明を省略する。
【００３４】
本発明の一側面によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、その他はマグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金であって、上記マグネシウム合金は、Ｆｅ固溶限が増加し、腐食性が低減する機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金が提供される。
【００３５】
一般的にマグネシウム合金の耐蝕性を向上させるためには、不純物の含量を制御したり、またはマグネシウム母材の腐食電位を増加させたりする方法などが適用される。また、合金製造工程を制御して腐食の障害物の役割を担う第２相をネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）形態に連続して生成させる方法も適用される。しかし、これらの方法は、母材と不純物との微小ガルバニック腐食を効果的に制御できないだけでなく、機械的特性の低下を伴うことになる。
【００３６】
本発明は、機械的特性が低下することなく、母材と不純物との間の微小ガルバニック腐食を抑制するだけでなく、表面に形成される被膜の不動態特性をともに向上させることができる二重効果（ｄｕａｌ  ｅｆｆｅｃｔ）を有する、マグネシウム合金にスカンジウム（Ｓｃ）を添加する技術である。
【００３７】
すなわち、本発明は、マグネシウム及びマグネシウム合金中に存在する不純物の含量を物理的または化学的な方法を用いて低減することではなく、微量元素を添加することにより不純物の電気化学的特性を変化させるとともに表面に形成される被膜の不動態特性を向上させることにより耐蝕性を向上させることである。
【００３８】
図１は、本発明の一実施例により、純粋なマグネシウムのスカンジウム含有量に応じる浸漬試験結果を介して腐食速度を示すグラフである。図２は、本発明の一実施例により純粋なマグネシウムのスカンジウム含有量に応じる浸漬試験後のマグネシウム合金の外部の特徴を示す写真である。
【００３９】
上記の図１及び図２に示すように、純粋なマグネシウムに比べて、著しく向上した耐蝕性を示す。
【００４０】
本発明によれば、商業用素材水準の純度（Ｐｕｒｅ  Ｍｇ基準９９．９％）を有する商用マグネシウム対比４０％以上、高純度素材（Ｐｕｒｅ  Ｍｇ基準９９．９９％、製造コストは商用素材対比１００倍）対比２０％以上耐蝕性を向上させることができる。
【００４１】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムをマグネシウム合金１００重量部に対して、０．００１重量部〜１．０重量部、０．０５〜０．２５重量部、０．００１〜０．１重量部、０．０５〜０．５重量部、または  ０．０５〜０．１重量部含むことができ、これに限定されないが、０．０５〜０．５重量部が好ましい。上記スカンジウムの含量が０．００１未満であると、スカンジウムの含量が少なすぎて耐腐食性向上の効果を得にくく、スカンジウムの含量が１．０を超過すると、かえって腐食性が増加するおそれがある。
【００４２】
本発明の一実施例によれば、３．５ｗｔ％塩水に７２時間浸漬するとき、腐食速度が０．５ｍｍ／ｙ以下になることができる。
【００４３】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が８０〜１２０ＭＰａであり、引張強度が１６０〜１８０ＭＰａであり、延伸率が６〜１３％であることができる。
【００４４】
図３は、本発明の一実施例により、純粋なマグネシウムのスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【００４５】
図３に示すように、スカンジウムの含量が増加することにより、降伏強度及び引張強度が増加することを確認することができる。これは、スカンジウムの含量が増加することにより機械的強度が増加することを意味する。上記グラフに示すように、本発明のマグネシウム合金は、機械的特性が低下することなく、耐蝕性を向上することができる。
【００４６】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、０．００１〜０．００７重量部の鉄；０．００１〜０．００２重量部のケイ素；０．００５〜０．０１５重量部のカルシウム；及び、０．００３〜０．０１２重量部のマンガンをさらに含むことができる。
【００４７】
上記マグネシウム合金には、合金の原料または製造過程で不可避に混入される不純物を含むことができ、マグネシウム合金１００重量部に対して、０．００１〜０．００７重量部の鉄、０．００１〜０．００２重量部のケイ素を含むことが好ましい。
【００４８】
上記マグネシウム合金に含有されるカルシウムは、析出強化及び固溶強化により合金の強度増進に寄与するものであり、カルシウムの含量が０．００５未満であると、析出強化効果が微々たるものになり、０．０１５を超過すると、カルシウムの分率が高すぎてガルバニック腐食を促進するおそれがある。
【００４９】
上記マグネシウム合金に含有されるマンガンは、固溶強化により合金の強度増進に寄与し、合金中のマンガン及び不純物が含有された化合物を形成することにより、マグネシウム合金の耐腐食性を向上する効果を有し、マンガンの含量が０．００３重量部未満であると、その効果が微々たるものであって影響がなく、０．０１２重量部を超過すると、マンガンの分率が高すぎてガルバニック腐食を促進するおそれがある。
【００５０】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、０．５〜７．０重量部の亜鉛をさらに含むことができる。
【００５１】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムをマグネシウム−亜鉛合金のマグネシウム１００重量部に対して、０．００１〜０．５重量部、０．０５〜０．２５重量部、０．０５〜０．１重量部、０．００１〜０．２５重量部、０．００１〜０．１重量部、または０．０１〜０．５重量部含むことができ、これに限定されないが、０．０５〜０．２５重量部が好ましい。上記スカンジウムの含量が０．００１未満であると、スカンジウムの含量が少なすぎて耐腐食性の向上の効果を得にくく、スカンジウムの含量が０．５を超過すると、かえって腐食性が増加するおそれがある。
【００５２】
図４は、本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【００５３】
図５から図８は、本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる、浸漬試験後のマグネシウム−亜鉛合金の外部の特徴を示す写真である。
【００５４】
図４から図８によれば、亜鉛の含量が増加することにより、マグネシウム−亜鉛合金の腐食速度が増加することが分かり、亜鉛の含量に関係なく、マグネシウム合金１００重量部に対してスカンジウムを０．００１重量部〜０．５重量部含む場合には、腐食速度が低下する。
【００５５】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１２０〜１９０ＭＰａであり、引張強度が２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が２０〜３０％であることができる。
【００５６】
図９は、本発明の一実施例により、マグネシウム−亜鉛合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特徴（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【００５７】
図９によれば、亜鉛の含量に関係なく、スカンジウムの含量が増加することにより降伏強度及び引張強度が増加する。また、亜鉛の含量がマグネシウム合金１００重量部に対して２重量部以下含まれる場合は、スカンジウムの含量が増加することにより延伸率も増加する。したがって、本発明のマグネシウム合金は、機械的特性及び耐蝕性をともに向上させることができる。
【００５８】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、２．５〜１０重量部の錫をさらに含むことができる。
【００５９】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムをマグネシウム−錫合金のマグネシウム１００重量部に対して、０．００１〜０．５重量部、０．０５〜０．２５重量部、０．０５〜０．１重量部、０．００１〜０．１重量部、０．００１〜０．２５重量部、または、０．０１〜０．５重量部含むことができ、これに限定されないが、０．０５〜０．１重量部が好ましい。上記スカンジウムの含量が０．００１未満であると、スカンジウムの含量が少なすぎて耐腐食性向上の効果を得にくく、スカンジウムの含量が０．５を超過すると、かえった腐食性が増加するおそれがある。
【００６０】
図１０は、本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【００６１】
図１１から図１４は、本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる、浸漬試験後のマグネシウム−錫合金の外部の特徴を示す写真である。
【００６２】
図１０から図１４に示すように、錫の含量が増加することによりマグネシウム−錫合金の腐食速度が増加することが分かり、錫の含量に関係なく、スカンジウムを０．００１〜０．５重量部含む場合は、腐食速度が低下する。
【００６３】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１３０〜２８０ＭＰａであり、引張強度が２１０〜３１０ＭＰａであり、延伸率が５〜１７％であることができる。
【００６４】
図１５は、本発明の一実施例により、マグネシウム−錫合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【００６５】
図１５によれば、錫の含量に関係なく、スカンジウムの含量が０．００１〜０．２５重量部に増加することにより降伏強度及び引張強度が増加する。したがって、本発明のマグネシウム合金は、機械的特性及び耐蝕性をともに向上させることができる。
【００６６】
本発明の一実施例によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、２〜１０重量部のアルミニウムをさらに含むことができる。
【００６７】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムをマグネシウム−アルミニウム合金のマグネシウム１００重量部に対して、０．００１〜１．０重量部、０．０５〜１．０重量部、０．００１〜０．５重量部、または、０．０１〜１．０重量部含むことができ、これに限定されないが、０．０５〜１．０重量部が好ましい。上記スカンジウムの含量が０．００１未満であると、スカンジウムの含量が少なすぎて耐腐食性の向上の効果を得にくく、スカンジウムの含量が１．０を超過すると、かえって腐食性が増加するおそれがある。
【００６８】
図１６は、本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【００６９】
図１７から図１９は、本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる腐食速度を示すグラフである。
【００７０】
図１６から図１９によれば、アルミニウムの含量が増加することによりマグネシウム−アルミニウム合金の腐食速度が増加することが分かり、アルミニウムの含量に関係なく、スカンジウムを０．００１〜０．２５含む場合は腐食速度が低下する。
【００７１】
本発明の一実施例によれば、降伏強度が１３０〜２００ＭＰａであり、引張強度が２３０〜３２０ＭＰａであり、延伸率が１０〜２５％であることができる。
【００７２】
図２０は、本発明の一実施例により、マグネシウム−アルミニウム合金のスカンジウム含有量に応じる機械的特性（降伏強度、引張強度、延伸率）を示すグラフである。
【００７３】
図２０に示すように、アルミニウムの含量に関係なく、スカンジウムの含量が０．００１〜１．０に増加することにより降伏強度及び引張強度が増加する。したがって、本発明のマグネシウム合金は、機械的特性及び耐蝕性をともに向上させることができる。
【００７４】
図２１は、本発明の一実施例により、マグネシウム合金のスカンジウム含有の可否に対する鉄（Ｆｅ）の固溶限含量を示すグラフである。
【００７５】
本発明の上記鉄の固溶限は、マグネシウム金属に固溶可能な鉄成分の量を意味する。
【００７６】
鉄などの重金属元素は、マグネシウムの耐蝕性を低減する不純物であってその含量を厳しく制限している。したがって、本発明では、マグネシウム中の鉄の固溶限を高めて、耐蝕性に優れかつ機械的強度の高いマグネシウム合金を提供する。
【００７７】
図２１によれば、スカンジウムを含有した場合は、そうではない場合に比べて、亜鉛、錫、アルミニウムの含有成分の種類及び含有量に無関係に、相対的に高い鉄の固溶限を有することができる。
【００７８】
本発明の一実施例によれば、上記スカンジウムを含有する合金は、Ｍｇ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｎ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ、及びＭｇ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｎから選択することができる。
【００７９】
スカンジウムを含有した場合は、そうではない場合に比べて、上記亜鉛、錫、アルミニウムから１種以上選択される含有成分の種類及び含有量に無関係に、相対的に高い鉄の固溶限を有することができる。
【００８０】
本発明の他の側面によれば、マグネシウム合金１００重量部に対して、スカンジウムを０．００１重量部〜１．０重量部含み、その他はマグネシウムと不可避的不純物とで構成されたマグネシウム合金を鋳造する段階；上記鋳造されたマグネシウム合金を均質化する段階；及び、上記均質化されたマグネシウム合金を予熱した後に押出する段階を含み、上記マグネシウム合金は、Ｆｅの固溶限が増加し、腐食性が低減するものである機械的特性及び耐蝕性に優れたマグネシウム合金の製造方法が提供される。
【００８１】
図２２は、本発明の一実施例に係るマグネシウム合金の製造方法を説明するための順序図である。
【００８２】
本発明の一実施例によれば、上記鋳造する段階は、６５０〜８００℃で鋳造することができる。これに限定されないが、鋳造温度が６５０℃未満、または８００℃を超過すると、鋳造が好適に行えないことがある。
【００８３】
上記鋳造する段階、均質化する段階及び押出する段階は、公知の技術により実施可能である。例えば、砂型鋳造、薄板鋳造、ダイキャスティング、またはこれらの組み合わせにより実施することができる。詳細な方法は、下記の実施例に記載する。
【００８４】
以下、本発明の実施例についてより詳細に説明する。しかし、下記の実施例は本発明の好ましい一実施例に過ぎず、本発明が下記実施例により限定されることはない。
【実施例】
【００８５】
実施例及び比較例
マグネシウム合金１の製造
本発明に係るマグネシウム合金を製造するために、純粋なＭｇ（９９．９％）にＳｃを添加しており、Ｓｃは、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金形態に添加した。このとき、純粋なＭｇにＳｃが、０．００１、０．０１、０．０５、０．１、０．２５、０．５、１．０重量％含まれるように、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金を添加した。
【００８６】
７００℃で円形シリンダー形態のビレットを鋳造した後、５００℃で２４時間の間に均質化処理した。
【００８７】
３５０℃で３時間予熱した後に押出して、厚さ６ｍｍ、幅２８ｍｍの板状の押出材を製造した。
【００８８】
ＡＺ６１合金は、商用マグネシウム合金であって、比較例として用いるために製造した合金である。
【００８９】
【表１】
2019502821.tif 000003
【００９０】
上記製造したビレットに対して、５００℃で２４時間の間に均質化処理を行った後に、直径７８ｍｍ、長さ１４０〜１６０ｍｍの円形シリンダー形態のビレットに加工した。この加工したビレットを３５０℃で３時間の間に予熱した後に、１．０ｍｍ／ｓのラム速度に押出して、厚さ６ｍｍ、幅２８ｍｍの板状押出材を製造した。
【００９１】
マグネシウム−亜鉛合金の製造
本発明に係るマグネシウム−亜鉛合金を製造するために、純粋なＭｇ（９９．９％）にＺｎ及びＳｃを添加しており、Ｚｎは、９９．９％の純度を有する純粋なＺｎペレット形態に添加し、Ｓｃは、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金形態に添加した。このとき、純粋なＭｇにＺｎが１、２、４、６重量％含まれるように純粋なＺｎを添加し、Ｓｃが０．００１、０．０１、０．１、１．０重量％含まれるようにＭｇ−２Ｓｃ母合金を添加した。
【００９２】
上記マグネシウム−亜鉛合金の組成は、下記表２の通りである。
【００９３】
【表２】
2019502821.tif 000004
【００９４】
このように準備した原料物質を炭素るつぼに装入し、誘導溶解炉を用いて７００℃以上に加熱して溶解した後に、徐々に冷却して鎔湯の温度が７００℃に到逹したとき、２００℃に予熱された円形シリンダー形態の金型に注入してビレットを製造した。
【００９５】
このように製造したビレットに対して、４００℃で２４時間の間に均質化処理を行った後に、直径７８ｍｍ、長さ１４０〜１６０ｍｍの円形シリンダー形態のビレットに加工した。このように加工したビレットを３００℃で３時間の間に予熱した後に、１．０ｍｍ／ｓのラム速度で押出を行い、厚さ６ｍｍ、幅２８ｍｍの板状押出材を製造した。
【００９６】
マグネシウム−錫合金の製造
本発明に係るマグネシウム−錫合金を製造するために、純粋なＭｇ（９９．９％）にＳｎ及びＳｃを添加しており、Ｓｎは、９９．９％の純度を有する純粋なＳｎペレット形態に添加し、Ｓｃは、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金形態に添加した。このとき、純粋なＭｇにＳｎが、３、５、６、８重量％含まれるように純粋なＳｎを添加し、Ｓｃが０．００１、０．０１、０．１、１．０重量％含まれるようにＭｇ−２Ｓｃ母合金を添加した。
【００９７】
上記マグネシウム−錫合金の組成は、下記表３の通りである。
【００９８】
【表３】
2019502821.tif 000005
【００９９】
このように準備した原料物質を炭素るつぼに装入し、誘導溶解炉を用いて７００℃以上に加熱して溶解した後に、徐々に冷却して鎔湯の温度が７００℃に到逹したとき、２００℃に予熱された円形シリンダー形態の金型に注入してビレットを製造した。
【０１００】
このように製造したビレットに対して、５００℃で２４時間の間に均質化処理を行った後に、直径７８ｍｍ、長さ１４０〜１６０ｍｍの円形シリンダー形態のビレットに加工した。このように加工したビレットを３００℃で３時間の間に予熱した後に、１．０ｍｍ／ｓのラム速度に押出を行い、厚さ６ｍｍ、幅２８ｍｍの板状押出材を製造した。
【０１０１】
マグネシウム−アルミニウム合金の製造
本発明に係るマグネシウム−アルミニウム合金を製造するために、純粋なＭｇ（９９．９％）にＡｌ及びＳｃを添加しており、Ａｌは、９９．９％の純度を有する純粋なＡｌペレット形態に添加し、Ｓｃは、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金形態に添加した。このとき、純粋なＭｇにＡｌが３、６、９重量％含まれるように純粋なＡｌを添加し、Ｓｃが０．００１、０．０１、０．１、１．０重量％含まれるように、Ｍｇ−２Ｓｃ母合金を添加した。
【０１０２】
上記マグネシウム−アルミニウム合金の組成は、下記表４の通りである。
【０１０３】
【表４】
2019502821.tif 000006
【０１０４】
このように準備した原料物質を炭素るつぼに装入し、誘導溶解路を用いて７００℃以上に加熱して溶解した後に、徐々に冷却して鎔湯の温度が７００℃に到逹したとき、２００℃に予熱された円形シリンダー形態の金型に注入してビレットを製造した。
【０１０５】
このように製造したビレットに対して、４００℃で２４時間の間に均質化処理を行った後に、直径７８ｍｍ、長さ１４０〜１６０ｍｍの円形シリンダー形態のビレットに加工した。このように加工したビレットを３００℃で３時間の間に予熱した後に、１．０ｍｍ／ｓのラム速度で押出を行い、厚さ６ｍｍ、幅２８ｍｍの板状押出材を製造した。
【０１０６】
試験例１：耐蝕性試験
上記のように本発明により製造されたマグネシウム合金の耐蝕性を評価するために、次のように浸漬試験を行った。
【０１０７】
浸漬試験は、３．５ｗｔ％のＮａＣｌ溶液（２５℃）中に試験片を７２時間の間に浸漬した後に、浸漬前後の重さの変化を測定して腐食速度に換算した。
【０１０８】
なお、腐食速度は、下記の数式を用いて計算した。
【０１０９】
【数１】
2019502821.tif 000007
【０１１０】
＜試験結果＞
（１）浸漬試験
純粋なマグネシウムの場合は、腐食速度が１８ｍｍ／ｙであることに対して、０．００１重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．００１Ｓｃ）の場合は２ｍｍ／ｙ、０．０１重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．０１Ｓｃ）の場合は１．７ｍｍ／ｙ、０．０５重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．０５Ｓｃ）の場合は０．２５ｍｍ／ｙ、０．１重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．１Ｓｃ）の場合は０．１ｍｍ／ｙ、０．２５重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．２５Ｓｃ）の場合は０．２５ｍｍ／ｙ、０．５重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−０．５Ｓｃ）の場合は０．５ｍｍ／ｙ、１．０重量％のスカンジウムを含むマグネシウム（Ｍｇ−１．０Ｓｃ）の場合は０．５ｍｍ／ｙ、ＡＺ６１の場合は０．８ｍｍ／ｙに示された（図１参照）。
【０１１１】
純粋なマグネシウムに比べて、著しく向上した耐蝕性を示しており、特に０．０５〜１．０重量％のスカンジウムを含むマグネシウムは、従来技術であるＡＺ６１よりも優れた耐蝕性を示した。
【０１１２】
また、亜鉛を１重量部、２重量部、４重量部、６重量部含むマグネシウム−亜鉛合金の腐食速度を分析したが、亜鉛の含量に関係なく、０．００１、０．０１、０．１重量部のスカンジウムを含む場合、腐食速度が８．７５ｍｍ／ｙ以下であって、マグネシウム−亜鉛合金の腐食速度に比べて低いことが分かった（図４参照）。特に、０．１重量部のスカンジウムを含む場合は、著しく低い腐食速度を示した。
【０１１３】
また、錫を３重量部、５重量部、６重量部、８重量部含むマグネシウム−錫合金の腐食速度を分析したが、錫の含量に関係なく、０．００１、０．０１、０．１重量部のスカンジウムを含む場合の腐食速度が７．２０ｍｍ／ｙ以下であって、マグネシウム−錫合金の腐食速度に比べて著しく低いことを示した（図１０参照）。
【０１１４】
そして、アルミニウムを３重量部、６重量部、９重量部含むマグネシウム−アルミニウム合金の腐食速度を分析したが、アルミニウムの含量に関係なく、０．００１、０．０１、０．１重量部のスカンジウムを含む場合、腐食速度が８．８４ｍｍ／ｙ以下であって、マグネシウム−アルミニウム合金の腐食速度に比べて著しく低いことを示した（図１６参照）。特に、０．１重量部のスカンジウムを含む場合は、著しく低い腐食速度を示した。
【０１１５】
上記の試験結果によれば、スカンジウムを含むマグネシウムが純粋なマグネシウムよりも優れた耐蝕性を示すことを確認することができ、特に、０．０５〜０．５重量％においては、従来技術よりも優れた耐蝕性を示すことを確認することができた。
【０１１６】
本発明によれば、商業用素材水準の純度（Ｐｕｒｅ  Ｍｇ、基準９９．９％）を有する商用マグネシウム対比４０％以上、高純度素材（Ｐｕｒｅ  Ｍｇ、基準９９．９９％、製造コストは、商用素材対比１００倍）対比２０％以上耐蝕性を向上させることができる。
【０１１７】
（２）機械的特性試験
純粋なマグネシウムに比べて、０．００１、０．０１、０．１、１．０重量部のスカンジウムを含む場合は、引張強度及び降伏強度が向上する傾向にある（図３参照）。
【０１１８】
これを下記表５に具体的に示す。
【０１１９】
【表５】
2019502821.tif 000008
【０１２０】
また、マグネシウム−亜鉛合金の場合、亜鉛の含量に関係なく、スカンジウムの含量が増加するほど引張強度及び降伏強度が向上する傾向にあることを見せる（図９参照）。
【０１２１】
これを下記表６に具体的に示す。
【０１２２】
【表６】
2019502821.tif 000009
【０１２３】
また、マグネシウム−錫合金の場合、錫の含量に関係なく、スカンジウムの含量が増加するほど引張強度及び降伏強度が向上する傾向にあることを見せる（図１５参照）。
【０１２４】
これを下記表７に具体的に示す。
【０１２５】
【表７】
2019502821.tif 000010
【０１２６】
また、マグネシウム−アルミニウム合金の場合、アルミニウムの含量に関係なく、スカンジウムの含量が増加するほど引張強度及び降伏強度が向上する傾向にあることを見せる（図２０参照）。
【０１２７】
これを下記表８に具体的に示す。
【０１２８】
【表８】
2019502821.tif 000011
【０１２９】
上記試験結果によれば、スカンジウムを含むマグネシウムが純粋なマグネシウムよりも優れた機械的特性及び耐蝕性を見せることを確認することができ、特に、０．０５〜０．５重量部においては、従来技術よりも優れた耐蝕性を示すことを確認することができた。本発明によれば、スカンジウムを含まないマグネシウムに比べて、耐蝕性を著しく向上させることができる。
【０１３０】
以上では、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などにより本発明を様々に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲に属するものといえよう。
【図１】
2019502821.tif 000012
【図２】
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【図３】
2019502821.tif 000014
【図４】
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【図５】
2019502821.tif 000016
【図６】
2019502821.tif 000017
【図７】
2019502821.tif 000018
【図８】
2019502821.tif 000019
【図９】
2019502821.tif 000020
【図１０】
2019502821.tif 000021
【図１１】
2019502821.tif 000022
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019502821.tif 000025
【図１５】
2019502821.tif 000026
【図１６】
2019502821.tif 000027
【図１７】
2019502821.tif 000028
【図１８】
2019502821.tif 000029
【図１９】
2019502821.tif 000030
【図２０】
2019502821.tif 000031
【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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